稳态太阳光模拟器是一种用于模拟太阳光辐射特性的设备，在光伏测试、材料研究、生物实验等领域应用广泛。其核心要求是提供稳定、均匀且光谱特性接近真实太阳光的光源，一般采用以下几种光源：

1. 氙灯（Xenon Lamp）

• 原理：氙灯通过高压电激发氙气放电，产生连续光谱，覆盖紫外到红外波段（约200nm-2500nm），与太阳光谱高度匹配。

• 优势：

• 光谱接近性：氙灯光谱与AM1.5G标准太阳光谱（地面太阳光标准）高度相似，尤其适合光伏电池测试。

• 高亮度：可提供高强度光照，满足户外模拟需求。

• 稳定性：通过精密电源控制，可实现长时间稳态输出。

• 应用：高端光伏测试设备、空间环境模拟、材料老化实验等。

2. 金属卤化物灯（Metal Halide Lamp）

• 原理：在汞灯基础上添加金属卤化物（如铟、铊、钠等），通过电弧放电激发金属原子发光，形成连续光谱。

• 优势：

• 成本较低：相比氙灯，金属卤化物灯价格更亲民。

• 寿命较长：部分型号寿命可达数千小时，适合长期使用。

• 光谱可调：通过选择不同卤化物组合，可优化特定波段（如可见光或近红外）。

• 局限：光谱连续性略逊于氙灯，需配合滤光片修正。

• 应用：中低端光伏测试、植物生长灯、工业照明等。

3. LED阵列（LED Array）

• 原理：通过组合不同波长的LED（如蓝光、绿光、红光、近红外等），模拟太阳光谱。

• 优势：

• 节能高效：LED发光效率高，能耗仅为传统光源的1/3-1/2。

• 寿命极长：可达5万小时以上，维护成本低。

• 光谱可定制：通过调整LED波长和功率，可精确匹配AM1.5G或其他标准光谱。

• 快速开关：响应时间短，适合动态模拟（如脉冲光）。

• 局限：

• 初始成本高：多波段LED阵列价格较高。

• 散热需求：高功率LED需有效散热系统。

• 应用：实验室研究、便携式设备、动态光环境模拟等。

4. 卤钨灯（Halogen Lamp）

• 原理：通过加热钨丝至高温发光，光谱偏红外（约300nm-2500nm），连续性较好。

• 优势：

• 成本低：结构简单，价格低廉。

• 色温可调：通过改变电压可调整色温（2500K-3500K）。

• 局限：

• 光谱偏差：紫外和蓝光部分较弱，需滤光片修正。

• 效率低：大部分能量转化为热，需额外散热。

• 应用：低精度模拟、教学演示、基础材料测试等。

光源选择依据

• 光谱匹配度：氙灯和LED阵列光谱最接近太阳光，适合高精度测试；金属卤化物灯和卤钨灯需滤光修正。

• 成本与寿命：LED寿命最长但初始成本高；氙灯性能优异但价格较高；金属卤化物灯和卤钨灯成本较低。

• 应用场景：

• 光伏测试：优先选择氙灯或LED阵列（AM1.5G匹配）。

• 植物生长：LED阵列（可定制红蓝光比例）。

• 材料老化：氙灯（模拟户外紫外线）。

• 便携设备：LED阵列（节能、轻便）。

总结

稳态太阳光模拟器最常用的光源是氙灯（高精度场景）和LED阵列（节能可定制场景），金属卤化物灯和卤钨灯则用于对成本敏感或精度要求较低的场合。随着LED技术进步，其市场份额正逐步扩大，尤其在需要长寿命和低能耗的应用中。